Устройство для измерения изменений упругой линии судна на плаву и способ его использования Советский патент 1982 года по МПК G01C5/04 

(54) УСТРОЙСТВО для ИЗМЕРЕНИЯ ИЗМЕНЕНИЙ УПРУГОЙ ЛИНИИ СУДНА НА ПЛАВУ И СПОСОБ ЕГО И ПОЛЬЗОВАНИЯ

1

Изобретение относится ( контрольноизмерительной технике, а именно к проверочным работам в процессе постройки судна на плаву.

При строительстве крупных судов необходимо знать общие продольные деформации корпуса судна на плаву. С этой целью на судне в стапельный период его постройки наносят параллельно основной плоскости судна упругие линии, по изменениям которых судят об общих продольных деформациях судна.

Известно устройство для измерения изменений упругой линии судна на плаву, содержащее квадрант, установленный на центральной контрольной площадке судна, материализующей основную плоскость последнего на плаву, теодолит и измерительные рейки, устанавливаемые в контролируемых точках корпуса судна.

Способ измерения изменений упругой линии судна указанным устройством вклю, чает следующие операции: устанавливают теодолит над одной из крайних контролируемых точек упругой линии, определяют по квандранту дифферент центральной контрольной площадки, устанавливают

зрительную трубу теодолита параллельно центральной . контрольной площадке и, последовательно перемещая центральную рейку по контролируемым точкам упругой линии, измеряют изменения положения последних относительно визирной линии трубы теодолита 1.

Однако данное устройство можно использовать только на открытой палубе, где на пути визирного луча не должно быть препятствий, и оно характеризуется

10 недостаточной точностью измерений ввиду малого увеличения зрительной трубы теодолчта (при длине контроля упругой линии более 50 м).

Известно также повыщение точности , измерений при гидростатическом нивелировании за счет уменьшения колебаний жидкости в системе сообщающихся сосудов, например, при помощи заслонки 2.

Однако это устройство не может быть

20 использовано на качающемся судне, в нем нет квадранта, к тому же не выполняется условие: жидкость в измерительной трубке не должна колебаться даже при сотрясениях объекта. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения изменений упругой линии судна, содержащее квадрант, установленный на центральной контрольной площадке судна, магистральный трубопровод с заслонками и измерительные трубки 3. Способ 3 измерения упругой линии судна данным устройством заключается в том, что измерительные трубки щлангового ватерпаса устанавливают на известном расстоянии друг от друга у контрольных точек упругой линии, в момент прохождения пузырька уровня квадранта через нулевое положение одновременно производят отсчеты по квадранту и измерительным трубкам, а тем по результатам замеров определяют изменение взаимоположения контрольных точек по формуле. Н Н,-cAL, где Н -изменение взаимоположения двух контрольных точек; HI-разность отсчетов по измерительным трубкам; ijL -мгновенный дифферент судна, измеренный по квадранту; L -расстояние между измерительными трубками. Недостатками данных способа и устройства являются низкая точность измерений по измерительным трубкам щлангового ватерпаса вследствие сравнительно большой скорости движения жидкости в измерительных трубках, что имеет место при коротких магистральных трубопроводах щлангового ватерпаса и необходимость участия в измерениях трех операторов, а также транспортировки по судну между контролируемыми точками упругой линии громоздкого магистрального трубопровода шлангового ватерпаса. Цель изобретения - повышение точноети измерений путем уменьшения амплитуды колебания уровня жидкости. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения изменений упругой линии судна на плаву, содержащем квадрант, установленный на центральной контрольной площадке судна, магистральный трубопровод с заслонками и измерительные трубки, магистральный трубопровод прикреплен к судну, отрезки его соединены в замкнутую петлю посредством тройников с заслончами, выполненных в виде трехходовых -:ганов, измерительные трубки присоедине.г к тройникам, при этом длина магистрального трубопровода не менее удвоенной длины судна. Согласно способу измерения изменений упругой линии судна на плаву с использованием устройства, заключающемся в том, что в заданный момент времени перекрывают движение жидкости в системе, выполняют отсчеты по квадранту и измерительным трубкам, а затем по результатам замеров определяют изменение взаимоположения контролируемых точек упругой линии, соседние измерительные трубки последовательно по две присоединяют к магистральному трубопроводу на всю его длину с помощью трехходовых кранов, прерывают движение жидкости в системе одним из них в момент прохождения пузырька уровня квадранта через нулевое положение, отсоединяя при этом одну из двух измерительных трубок от магистрального трубопровода, и снимают отсчеты при разобщенных измерительных трубках. Выполнение устройства позволяет уменьшить амплитуду колебаний уровня жидкости в измерительных трубках и обеспечить практически одинаковую амплитуду независимо от местоположения измерительных трубок от центра качания судна. Указанное, в свою очередь, уменьщает ощибку измерения и обеспечивает ее равномерность во всех контролируемых точках, что, в конечном счете, повышает точность измерений. Действительно, уравнение движения уровня жидкости в измерительных трубках при работе на судне, находящемся на плаву, имеет вид Y A J i I liilEiliL smCcJt-). Lt cjf-uJ)4 2uj2где Y -угол наклона уровня жидкости (относительно центральной контрольной площадки); А и о) -амплитуда и частота качки L - расстояние между измерительными трубками; i -длина участка магистрального трубопровода,заполненная жидкостью;р - статический момент жидкости относительно оси качания суд.- на; Ц У4 частота собственных колебаний уровня жидкости (g - ускорение силы тяжести); fJ -коэффициент затухания собственных колебаний уровня жидкости; 2 -сдвиг фаз вынужденных колебаний уровня жидкости относительно- качки судна 4f Статический момент жидкости относительно оси качания судна p 2hb-f L(c-h), где b и с -расстояния по длине и высоте судна от оси качания судна до оси качания уровня жидкости в измерительной системе; j - высота уровня жидкости в измерительных трубках системы. С учетом изложенного амплитуда качания уровня жидкости в известном устройстве зависит от места замеров на судне и может достигать величин в несколько раз превышающих амплитуду качки судна. В предлагаемом устройстве , при этом w2 более о/, а Lt более р примерно на порядок. Таким образом, амплитуда качания уровня жидкости в измерительных трубках практически не зависит от места проведения замеров на судне и близка к амплитуде качки судна, т. е. обеспечивает оптимальные равноточные измерения положения точек упругой линии судна по всей ее длине. Отключение одной из измерительных трубок в момент прохождения пузырька уровня квадранта через нулевое положение позволяет остановить движение жидкости в обеих измерительных трубках в момент снятия отсчета по квадранту и затем уверенно снять отсчеты по измерительным трубкам. За счет этого снижаются субъективные ошибки операторов, повышается надежность и точность измерений. Возможность отключения одной из измерительных трубок обеспечивается конструкцией устройства, которая позволяет последовательно включать попарно измерительные трубки, р ставленные с известным шагом вдоль упругой линии, сохраняя неизменной длину магистрального трубопровода между включенными измерительными трубками, и отключать любую измерительную трубку так, чтобы ее отключение не влияло на работу остальных. На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - положения трехходового крана тройника. На центральной контрольной площадке 1 судна 2 установлен оптический квадрант 3 (типа КО-10). На палубе судна вдоль контролируемой упругой линии 4 длиной LI закреплена петля составного магистрального трубопровода 5. Отрезки магистрального трубопровода соединены в петлю посредством тройников с трехходовыми кранами 6. Длина магистрального трубопровода несколько более 2Li. Измерительные трубки 7 присоединены к тройникам 6. Число соединений магистрального трубопровода 5 равно числу контролируемых точек. Положения трехходового крана тройника 6 показаны на фиг. 2. В положениях А и Б (фиг. 2) измерительная трубка 7 замкнутая на петлю магистрального трубопровода, в положении В измерительная трубка 7 присоединена ко всему магистральному трубопроводу 5, в положении Г измерительная трубка 7 отключена от магистрального трубопровода 5. Измерения изменений взаимоположения точек упругой линии осуществляют начиная с крайних точек, например, HI и И2. Трехходовые краны тройников 6, к которым присоединены измерительные трубки 7, устанавливаются соответственно в положения А и Б, а остальные трехходовые краны устанавливаются в положение Г. При этом все измерительные трубки за исключением тех, которые предназначены для измерения взаимоположения точек И| и И, отключены, а последние подключены к петле магистрального трубопровода длиной более 2Li. В момент нахождения пузырька уровня квадранта в нулевом положении одну из включенных измерительных трубок HI отключают путем поворота соответствующего этой трубке трехходового крана в положение Г. При этом прекращается движение жидкости в обеих измерительных трубках и появляется возможность уверенного снятия отсчетов по неподвижным уровням жидкости в измерительных трубках. Далее трехходовой кран трубки HZ переводится в положение. А, а трехходовой кран измерительной трубки Из - в положение Б и выполняются операции, аналогичные операциям с помощью измерительных трубок И| и И и т.д. пока не будут опрошены все измерительные трубки. Отсчеты по измерительным трубкам исправляются поправками на показания квадранта, равными произведениям отсчетов по квадранту на соответствующие расстояния между измерительными трубками. Результаты замеров аппроксимируются уравнением по методу наименьших квадрантов. Предлагаемое устройство и способ его использования в отличие от известных устройств не зависят от архитектуры надстройки судна и не требуют создания специальной трассы для прохождения визирных лучей и позволяют повысить точность измерений и, следовательно, сократить число измерений для обеспечения заданной точности, сократить число операторов с трех до двух, а также исключить трудоемкость транспортировки по судну громоздких шлангов. Экономический эффект от высвобождения одного оператора и сокращения трудоемкости составляет не менее 1000 руб на одно судно. Формула изобретения I. Устройство для измерения изменений упругой линии судна на плаву, содержащее квадрант, установленный на центральной контрольной площадке судна, магистральный трубопровод с заслонками и измерительные трубки, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности измерений, в нем магистральиый трубопровод прикреплен к судну, отрезки его соединены в замкнутую петлю посредством тройников с заслонками, выполненных в виде трехходовых кранов, измерительные трубки присоединены к тройникам, при этом длина магистрального трубопровода не менее удвоенной длины судна.